JP3469261B2 - Diffusion bonded sputtering target assembly and method of manufacturing the same - Google Patents

Diffusion bonded sputtering target assembly and method of manufacturing the same

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JP3469261B2
JP3469261B2 JP35110692A JP35110692A JP3469261B2 JP 3469261 B2 JP3469261 B2 JP 3469261B2 JP 35110692 A JP35110692 A JP 35110692A JP 35110692 A JP35110692 A JP 35110692A JP 3469261 B2 JP3469261 B2 JP 3469261B2
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俊 永澤
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バッキングプレートを
有するスパッタリングターゲット組立体に関するもので
あり、特にはアルミニウム乃至アルミニウム合金のよう
な1000℃未満の融点を有するターゲット材を対象と
して、ターゲット材とバッキングプレートとを10μm
以上の厚さを有しそしてAg、Cu、Niおよびそれら
の合金1種以上から選択されるインサート材を介して固
相拡散接合させた、密着性及び接合強度に優れると共に
ターゲット材の結晶粒径が250μm以下であるような
スパッタリングターゲット組立体並びにその製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering target assembly having a backing plate, and particularly to a target material having a melting point of less than 1000 ° C. such as aluminum or an aluminum alloy, and the target material and the backing. Plate and 10 μm
Having the above thickness and Ag, Cu, Ni and those
Target which is excellent in adhesion and bonding strength and has a crystal grain size of the target material of 250 μm or less, which is solid-phase diffusion bonded through an insert material selected from one or more kinds of alloys of It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリングターゲットは、スパッタ
リングにより各種半導体デバイスの電極、ゲート、配
線、素子、保護膜等を基板上に形成するためのスパッタ
リング源となる、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Al乃至Al合金ターゲット、高融点金属及び合金
(W、Mo、Ti、Ta、Zr、Nb等及びその合金)
ターゲット、高融点シリサイド(MoSiX 、WSix
等)ターゲット等が代表的に使用されており、ターゲ
ットは通常、支持及び冷却目的でバッキングプレートと
呼ばれる裏当材とボンディングした組立体の状態で使用
される。スパッタリング装置にターゲット組立体が取付
けられ、バッキングプレートの裏面が冷却されて動作時
ターゲット中で発生する熱を奪い取る。バッキングプレ
ートとしては、OFC(無酸素銅)、Cu合金、Al合
金、SUS(ステンレス鋼)若しくはTi乃至Ti合金
等の熱伝導性の良い金属及び合金が使用されている。
2. Description of the Related Art A sputtering target is usually a disk-shaped plate which serves as a sputtering source for forming electrodes, gates, wirings, elements, protective films, etc. of various semiconductor devices on a substrate by sputtering. When the accelerated particles collide with the target surface, the atoms constituting the target are released into space by the exchange of momentum and are deposited on the facing substrate. As the sputtering target, Al or Al alloy target, refractory metal and alloy (W, Mo, Ti, Ta, Zr, Nb, etc. and their alloys)
Target, high melting point silicide (MoSi x , WSi x
Etc.) A target or the like is typically used, and the target is usually used in the state of an assembly bonded to a backing material called a backing plate for the purpose of supporting and cooling. The target assembly is attached to the sputtering apparatus, and the back surface of the backing plate is cooled to remove the heat generated in the target during operation. As the backing plate, metals and alloys having good thermal conductivity such as OFC (oxygen-free copper), Cu alloy, Al alloy, SUS (stainless steel), or Ti to Ti alloy are used.

【0003】従来、ターゲットとバッキングプレートと
のボンディングには、In若しくはSn合金系等の低融
点ロウ材を用いたロウ付け法が主として採用されてき
た。
Conventionally, a brazing method using a low melting point brazing material such as In or Sn alloy has been mainly used for bonding the target and the backing plate.

【0004】しかしながら、低融点ロウ材を用いたロウ
付け法には、次のような欠点があった:ロウ材の融点
がInで158℃そしてSn系合金では160〜300
℃と低いため使用温度が融点近くになると接合剪断強度
が急激に低下すること、室温での接合剪断強度がIn
で1kg/mm2未満でありそして比較的強度が高いS
n合金系でも2〜4kg/mm2と低く、しかも低融点
ロウ材であるため、使用温度の上昇に伴って接合剪断強
度は急激に低下すること、ロウ付け法では、ボンディ
ング時のロウ材の凝固収縮によってターゲットとバッキ
ングプレートとの接合面にポア(気孔)が残存し、未接
着部のない100%接合率のボンディングは困難である
こと。
However, the brazing method using a low melting point brazing material has the following drawbacks: the melting point of the brazing material is 158 ° C. for In and 160-300 for Sn based alloys.
Since the temperature is as low as ℃, the bonding shear strength decreases sharply when the operating temperature approaches the melting point.
S less than 1 kg / mm 2 and relatively high strength
Even the n-alloy system has a low melting point of 2 to 4 kg / mm 2 , and since it is a low melting point brazing material, the joint shear strength sharply decreases as the operating temperature rises. Pores (pores) remain on the joint surface between the target and the backing plate due to solidification shrinkage, and it is difficult to perform 100% joint rate bonding without unbonded portions.

【0005】そのため、スパッタリング時の投入パワー
が低く制限され、また規定以上のスパッタリングパワー
を負荷された場合若しくは冷却水の管理が不十分な場
合、ターゲットの温度上昇に伴う接合強度の低下若しく
はロウ材の融解によってターゲットの剥離が生じる等の
トラブルが発生した。
Therefore, the input power during sputtering is limited to a low level, and when the sputtering power exceeding the specified value is applied or the cooling water is insufficiently controlled, the bonding strength decreases or the brazing material increases with the temperature increase of the target. Problems such as the peeling of the target occurred due to the melting of.

【0006】低融点ロウ材に代えて、高融点のロウ材を
用いた場合には、ロウ付け時に高温が必要であるために
ターゲットの品質に悪影響が生じることがあった。
When a brazing material having a high melting point is used instead of the brazing material having a low melting point, the quality of the target may be adversely affected because a high temperature is required for brazing.

【0007】近時、スパッタリング成膜時のスループッ
トを改善するため益々大きなスパッタリング時投入パワ
ーの採用の傾向にあり、そのために昇温下でも接合強度
を所定水準以上に維持しうるターゲットが強く要望され
ている。
Recently, in order to improve the throughput during sputtering film formation, there is a tendency to use a larger input power during sputtering. Therefore, there is a strong demand for a target capable of maintaining the bonding strength at a predetermined level or higher even at a high temperature. ing.

【0008】こうした中で、特開平4−143268号
及び特開平4−143269号は、スパッター材となる
第1の金属部材とその支持部となる第2の金属部材とを
直接或いは第1の金属部材よりも高融点のスペーサを介
して接合して一体化する工程と関与するターゲット及び
ターゲットの製造方法を開示する。一体化する方法とし
ては、特に爆発接合法(爆着法)が主体的に説明され、
その他にもホットプレス法、HIP法、ホットロール法
が使用できると記載されている。例えば、ホットプレス
法を例にとると、第1金属部材(スパッター材)として
Al−1%Siをそして第2金属部材(支持部)として
無酸素銅を例にとり、第1及び第2金属部材を比較的単
純な形状に加工し、両者を温度が300〜550℃、時
間が60分のホットプレスにより接合すると、2μm程
度の拡散層が形成されるとしている。その後、接合され
た第1及び第2金属部材(スパッター材及び支持部)は
それぞれ最終形状に加工される。但し、第1金属部材及
び第2金属部材を所定の形状に加工してから上記爆着法
により接合することもできる旨の記載がある。
Under these circumstances, JP-A-4-143268 and JP-A-4-143269 disclose a first metal member as a sputter material and a second metal member as a supporting portion thereof directly or with a first metal member. Disclosed are a target and a method for manufacturing the target, which are involved in a step of joining and integrating through a spacer having a melting point higher than that of a member. As an integration method, the explosive joining method (explosion welding method) is mainly explained,
In addition, it is described that a hot press method, a HIP method, and a hot roll method can be used. Taking the hot pressing method as an example, for example, Al-1% Si is used as the first metal member (sputtering material) and oxygen-free copper is used as the second metal member (supporting portion). Is processed into a relatively simple shape, and the two are bonded by hot pressing at a temperature of 300 to 550 ° C. for 60 minutes, a diffusion layer of about 2 μm is formed. After that, the joined first and second metal members (sputtering material and supporting portion) are each processed into a final shape. However, there is a description that the first metal member and the second metal member can be processed into a predetermined shape and then joined by the explosive welding method.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は、爆着法、ホットプレス法、HIP法及びホット
ロール法という非常に大きな衝撃或いは負荷の下で第1
及び第2金属部材を強圧着するものであり、スパッター
材となる第1金属部材(即ち、ターゲット材)の変形と
それに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染が激
しく、最終寸法形状に仕上げたターゲット材には適用出
来ない。上述したように、第1金属部材及び第2金属部
材を所定の形状に加工してから上記爆着法により接合す
ることもできる旨の記載があるが、ターゲット材の変形
とそれに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染を
回避することは不可能である。
However, the above-mentioned method is the first method under a very large impact or load such as the bombardment method, the hot press method, the HIP method and the hot roll method.
The second metal member is strongly pressure-bonded, and deformation of the first metal member (that is, the target material), which is the sputter material, internal strain and microstructure change accompanying it, and contamination of the surface layer are severe, and the final dimension shape is finished. It is not applicable to target materials. As described above, there is a description that the first metal member and the second metal member can be processed into a predetermined shape and then joined by the explosive deposition method. It is impossible to avoid structural changes and surface contamination.

【0010】加えて、上記の方法では、ターゲット材の
結晶粒径が大きくなることが重大な問題である。ターゲ
ット材の結晶粒径が大きくなると、結晶粒や結晶方位が
異なることからターゲット材からのスパッタ量がターゲ
ット材の場所により変動し始め、その結果膜厚がばらつ
き、従って膜特性がばらつくことが近時重要な問題とし
て指摘されている。
In addition, in the above method, it is a serious problem that the crystal grain size of the target material becomes large. When the crystal grain size of the target material becomes large, the amount of sputter from the target material begins to fluctuate depending on the location of the target material because the crystal grain and the crystallographic orientation are different, and as a result, the film thickness varies, and thus the film characteristics tend to vary. It is sometimes pointed out as an important issue.

【0011】最近では、アルミニウム乃至アルミニウム
合金のような1000℃未満のターゲット材を使用して
半導体デバイスの配線等を作成する例が急増しており、
こうしたターゲット材の多くは非常に高い純度で最終寸
法形状に仕上げた形で供給される。こうした比較的融点
の低いターゲット材程、上記の方法ではターゲット材の
損傷は大きくなり、しかもターゲット材の結晶粒径が大
きくなる。
Recently, there has been a rapid increase in the number of cases in which wirings for semiconductor devices are produced by using a target material of less than 1000 ° C. such as aluminum or aluminum alloy,
Many of these target materials are supplied in very high purity and finished to final dimensions. With such a target material having a relatively low melting point, the target material is more damaged by the above method, and the crystal grain size of the target material is larger.

【0012】本発明の課題は、1000℃未満の融点を
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材の結晶粒を抑えつつしかもターゲット材の変形や
変質等の悪影響なく、バッキングプレートに高強度で接
合する技術を開発することである。
An object of the present invention is to provide a target material finished to a final size and shape having a melting point of less than 1000 ° C., while suppressing the crystal grains of the target material and without adversely affecting the target material such as deformation or deterioration, which is highly effective for a backing plate. It is to develop a technique of joining with strength.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者は、1000℃
未満の融点を有するアルミニウム又はアルミニウム合金
ターゲット材を対象として、ターゲット材の結晶粒成長
を抑え、そしてターゲット材にほとんど変形その他の悪
影響を与えない接合方法を検討した結果、インサート材
を使用して低温での固相拡散接合によりターゲットとバ
ッキングプレートとの間に予想以上に非常に良好なボン
ディングが得られることを見出した。真空中で軽い負荷
の下で固相状態を維持して拡散接合することにより、タ
ーゲット材の変形等を伴うことなく、界面にポア等の未
接着部のない高い密着性と高い接合強度が得られ、しか
も結晶粒の成長は抑制されるのである。
The present inventor has found that
For aluminum or aluminum alloy target materials having a melting point of less than, as a result of investigating a joining method that suppresses the crystal grain growth of the target material and hardly causes deformation or other adverse effects on the target material, the low temperature using the insert material It was found that the solid-state diffusion bonding in the above method can obtain a very good bonding between the target and the backing plate than expected. By performing diffusion bonding while maintaining the solid phase under a light load in a vacuum, high adhesion and high bonding strength without unbonded parts such as pores at the interface can be obtained without deformation of the target material. Moreover, the growth of crystal grains is suppressed.

【0014】ここで、「固相拡散結合」とは、ターゲッ
ト材とバッキングプレートの間に1種以上のインサート
材を挿入して、ターゲットとバッキングプレートを溶融
せしめることなく固相状態に維持したまま、軽度の加熱
及び加圧条件下で界面に拡散を生ぜしめてターゲット材
に結晶粒成長を含め悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。
The term "solid phase diffusion bonding" as used herein means that one or more kinds of insert materials are inserted between the target material and the backing plate, and the target and the backing plate are maintained in a solid state without being melted. This is a method of causing bonding at the interface under mild heating and pressurization conditions without causing adverse effects including crystal grain growth on the target material without causing adverse effects.

【0015】この知見に基づいて、本発明は、(1)1
000℃未満の融点を有するターゲット材と、10μm
以上の厚さを有しそしてAg、Cu、Ni及びそれらの
合金1種以上から選択されるインサート材と、バッキン
グプレートとを備え、該ターゲット材と該インサート材
並びに該インサート材と該バッキングプレートが、それ
ぞれ、密着性及び接合強度に優れる、拡散接合界面を有
するとともに、該ターゲット材の結晶粒径が250μm
以下であることを特徴とする固相拡散接合スパッタリン
グターゲット組立体、及び(2)1000℃未満の融点
を有する、所定の最終形状のターゲット材と所定の最終
形状のバッキングプレートとを10μm以上の厚さを有
しそしてAg、Cu、Ni及びそれらの合金1種以上か
ら選択されるインサート材を間に挿入して真空下で15
0〜300℃の温度及び1.0〜20kg/mm 2 の圧
で固相拡散接合させることを特徴とするターゲット材
の結晶粒径250μm以下であることを特徴とする固
相拡散接合スパッタリングターゲット組立体を製造する
方法を提供するものである。ターゲット材の代表例はア
ルミニウム又はアルミニウム合金である。インサート材
の代表例は銀又は銀合金、銅及び銅合金、ニッケル及び
ニッケル合金等である。
Based on this finding, the present invention provides (1) 1
Target material having a melting point of less than 000 ° C. and 10 μm
The target material, the insert material, the insert material and the backing plate are provided with an insert material having the above thickness and selected from one or more of Ag, Cu, Ni and alloys thereof, and a backing plate. , respectively, excellent adhesion and bonding strength, which has a diffusion bonding interface, the crystal grain size of the target material 250μm
Solid phase diffusion bonding a sputtering target assembly, wherein the or less, and (2) having a melting point below 1000 ° C., or more thickness 10μm and backing plate of the target material and a predetermined final shape of the predetermined final shape of the a and Ag, Cu, and inserted between the Ni and Louis concert material is selected from one or more alloys under vacuum 15
Temperature of 0 to 300 ° C and pressure of 1.0 to 20 kg / mm 2 .
There is provided a method of manufacturing a solid-phase diffusion bonding a sputtering target assembly, wherein the crystal grain size of the target material, characterized in Rukoto to solid phase diffusion bonding with a force is 250μm or less. A typical example of the target material is aluminum or an aluminum alloy. Representative examples of insert materials are silver or silver alloys, copper and copper alloys, nickel and nickel alloys, and the like.

【0016】[0016]

【作用】ターゲット材とバッキングプレートとを10μ
m以上の厚さを有しそしてAg、Cu、Niおよびそれ
らの合金1種以上から選択されるインサート材を挟んで
低温で固相拡散接合することにより、ターゲット材の結
晶粒成長を抑えて、ターゲットの変質或いは変形を生じ
ることなく、構成原子が相互に拡散しあうことによって
高い密着性と高い接合強度が得られ、使用温度の上昇に
よる接合強度の急激な低下が生ぜず、固相接合であるた
めに界面にポア等の未接着部のない100%接合率の高
度に信頼性を有するボンディングが得られる。
[Function] The target material and the backing plate are 10 μ
having a thickness of m or more and Ag, Cu, Ni and it
The solid-state diffusion bonding at low temperature with the insert material selected from one or more of these alloys sandwiched suppresses the crystal grain growth of the target material, and the constituent atoms do not change or deform the target, High adhesion and high bonding strength are obtained by diffusing each other, and there is no sudden decrease in bonding strength due to increase in operating temperature. Since it is solid phase bonding, there is no unbonded part such as pores at the interface. Bonding with a highly reliable bonding rate is obtained.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本発明に従いターゲット材1とバッ
キングプレート2とインサート材3を介して拡散接合し
たスパッタリングターゲット組立体を示す。両者は固相
拡散接合界面4を介して強固にボンディングされてい
る。しかも、ターゲット材の結晶粒径は250μm以下
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows a sputtering target assembly which is diffusion bonded according to the present invention through a target material 1, a backing plate 2 and an insert material 3. Both are firmly bonded via the solid phase diffusion bonding interface 4. Moreover, the crystal grain size of the target material is 250 μm or less.

【0018】本発明は、1000℃未満の融点を有する
ターゲット材を対象とする。その代表例は、アルミニウ
ム及びAl−Si−Cu、Al−Si、Al−Cu、等
のアルミニウム合金である。その他、Cu、Auのよう
な金属を主成分とする合金ターゲットをも対象とする。
本発明におけるインサート材としては通常、Ag、C
u、Niまたはこれらの合金等が使用されうる。これら
の1種以上を成層して用いることが出来る。
The present invention is directed to target materials having a melting point below 1000 ° C. Typical examples thereof are aluminum and aluminum alloys such as Al-Si-Cu, Al-Si, and Al-Cu. In addition, an alloy target containing a metal such as Cu or Au as a main component is also targeted.
The insert material in the present invention is usually Ag, C
u, Ni or alloys thereof may be used. One or more of these may be layered and used.

【0019】スパッタリングターゲット組立体の作製に
際して、バッキングプレートとターゲットとをアセトン
のような有機溶媒により脱脂及び洗浄した後、10μm
以上の厚さのAg、Cu、Niまたはこれらの合金のう
ちの1種以上のインサート材を界面に挿入する。インサ
ート材も脱脂及び洗浄しておくことが必要である。イン
サート材として10μm以上の厚さのものを使用する理
由は、ターゲットとバッキングプレートとの接合面に残
存する機械加工時の数μmの凹凸に起因するマイクロポ
アが残るために、接合強度が低下するからである。イン
サート材の厚さの上限は、固相拡散接合をもたらしうる
に十分であれば特に指定されないが、過度に厚いものは
無用である。通常的な箔、薄いシート等が使用されう
る。インサート材の材質としては、固相拡散接合をもた
らすに適度に高い融点と拡散能の点から、上記の通り、
Ag、Cu、Niまたはこれらの合金が適当である。イ
ンサート材を1層以上重ねて使用してもよい。接合面に
酸化物等が存在しないようにすることが肝要である。
In producing the sputtering target assembly, the backing plate and the target are degreased and washed with an organic solvent such as acetone , and then 10 μm.
At least one insert material of Ag, Cu, Ni or an alloy having the above thickness is inserted into the interface. It is also necessary to degrease and clean the insert material. Physical <br/> why to use those 10μm or more thick as the insert material, in order to micropores caused by several μm of irregularities during machining remaining on the bonding surface of the target and backing plate remain This is because the bonding strength is reduced. The upper limit of the thickness of the insert material is not particularly specified as long as it can bring about solid phase diffusion bonding, but an excessively thick material is useless. Conventional foils, thin sheets, etc. can be used. As the material of the insert material, from the viewpoint of the melting point and the diffusivity which are appropriately high to bring about solid phase diffusion bonding, as described above,
Ag, Cu, Ni or alloys thereof are suitable. The insert material may be used by stacking one or more layers. It is important to prevent oxides and the like from existing on the joint surface.

【0020】ターゲット材とバッキングプレートとイン
サート材との積層体を一般に0.1Torr以下の真空
下で150〜300℃、好ましくは150〜250℃の
接合温度範囲内での一定温度で1.0〜20kg/mm
2の加圧下、好ましくは3〜10kg/mm2に保持し、
固相状態で拡散接合することによりスパッタリングター
ゲット組立体が得られる。酸化物の形成を防止するため
に好ましくは0.1Torr以下の真空雰囲気中で実施
される。適用する荷重は、接合温度及び対象とする材質
により選択される。界面を拡散が生じるよう圧接するに
は最小限1.0kg/mm2の負荷が必要であり、他方
20kg/mm2を超える負荷ではターゲット材の損傷
を招く危険性がある。また、接合温度を150〜300
℃としたのは、150℃未満では原子の拡散が不十分
で、良好な密着性が得られないためであり、他方300
℃を超えるとターゲット材の結晶粒成長が起こるためで
ある。更にはターゲット材とバッキングプレートとの熱
膨張率の差によりそりが発生し或いは歪みが生じやすく
なり、接合不良となりやすいからである。
A laminated body of a target material, a backing plate and an insert material is generally heated to a temperature of 1.0 to 1.0 at a constant temperature within a bonding temperature range of 150 to 300 ° C., preferably 150 to 250 ° C. under a vacuum of 0.1 Torr or less. 20 kg / mm
Under a pressure of 2 , preferably 3-10 kg / mm 2 ;
A sputtering target assembly is obtained by diffusion bonding in the solid state. In order to prevent the formation of oxide, it is preferably carried out in a vacuum atmosphere of 0.1 Torr or less. The applied load is selected depending on the joining temperature and the target material. A minimum load of 1.0 kg / mm 2 is required to press the interface so as to cause diffusion, while a load exceeding 20 kg / mm 2 may cause damage to the target material. Also, the bonding temperature is 150 to 300.
The reason for setting the temperature to 150 ° C. is that if the temperature is lower than 150 ° C., the diffusion of atoms is insufficient and good adhesion cannot be obtained.
This is because the crystal grains of the target material grow when the temperature exceeds ℃. Further, the difference in the coefficient of thermal expansion between the target material and the backing plate is likely to cause warpage or distortion, resulting in a defective joint.

【0021】こうして得られたスパッタリングターゲッ
ト組立体は、ターゲット材の変形や変質を生じておらず
そして液相を生じない固相拡散接合により100%接合
率の接合界面を有し、高い投入パワーのスパッタリング
装置においてでも良好に使用されうる。しかも、ターゲ
ット材の結晶粒を250μm以下に押えることが出来、
一様なスパッタリングを保証する。ターゲット表面に吸
着した水分及びガス等の低減化を図るために、低融点ロ
ウ材の場合とは違い、使用前にターゲット自体を200
℃前後でベーキングすることも可能である。
The sputtering target assembly thus obtained has a bonding interface of 100% bonding rate due to solid phase diffusion bonding which does not cause deformation or alteration of the target material and does not generate a liquid phase, and has a high input power. It can be used well in a sputtering apparatus. Moreover, the crystal grains of the target material can be suppressed to 250 μm or less,
Guarantees uniform sputtering. In order to reduce water and gas adsorbed on the target surface, unlike the case of low melting point brazing filler metal, the target itself is not
Baking at around ℃ is also possible.

【0022】(実施例1及び比較例1) 300mm直径のAl−1%Si−0.5%Cuターゲ
ット及び同寸のOFC(無酸素銅)製バッキングプレー
トをアセトンにより超音波脱脂洗浄した。インサート材
は厚さ100μmのAg箔を使用した。アセトンによる
超音波脱脂洗浄後、Al−1%Si−0.5%Cuター
ゲット及びOFC製バッキングプレート間にインサート
材を挿入した。
Example 1 and Comparative Example 1 A 300 mm diameter Al-1% Si-0.5% Cu target and an OFC (oxygen-free copper) backing plate of the same size were ultrasonically degreased and cleaned with acetone. As the insert material, Ag foil having a thickness of 100 μm was used. After ultrasonic degreasing cleaning with acetone, an insert material was inserted between the Al-1% Si-0.5% Cu target and the OFC backing plate.

【0023】Al−1%Si−0.5%Cuターゲッ
ト、Ag箔及びOFC製バッキングプレートの積層材を
5×10-5Torrの真空下で接合温度を250℃そし
て負荷を8kg/mm2として拡散接合させた。接合後
のターゲットの結晶粒径は150μmであった。
The Al-1% Si-0.5% Cu target, Ag foil, and OFC backing plate laminate were laminated under a vacuum of 5 × 10 -5 Torr with a bonding temperature of 250 ° C. and a load of 8 kg / mm 2. Diffusion bonded. The crystal grain size of the target after joining was 150 μm.

【0024】拡散接合材の直径方向に沿う5つの部位か
ら切り出した試験片の室温での接合剪断強度と従来のS
n−Pb−Ag系低融点ロウ材で同じく接合した同じA
l−1%Si−0.5%Cuターゲット及びOFC(無
酸素銅)製バッキングプレートの積層材の室温での接合
剪断強度とを比較して図2に示す。図3にはこれら接合
材の接合剪断強度の温度依存性を示す。図2及び3に示
されるように、室温での接合剪断強度はSn−Pb−A
g系低融点ロウ材を使用したものは約3kg/mm2
あるが、本発明に従う固相拡散接合材では約6kg/m
2と、ほぼ2倍程度高い接合剪断強度を有し、しかも
温度依存性に関してもSn−Pb−Ag系低温ロウ材を
使用したものはロウ材の融点である180℃近傍では接
合剪断強度はゼロとなるが、本発明固相拡散接合材は2
00℃以上では3kg/mm2以上の、250℃でも2
kg/mm2の接合剪断強度を保持している。図4に本
発明に従うAl−1%Si−0.5%Cuターゲット、
Ag箔及びOFC製バッキングプレートの積層材の接合
界面近傍の顕微鏡写真を示す。
Bonding shear strength at room temperature of test pieces cut out from five portions along the diameter of the diffusion bonding material and the conventional S
Same A jointed with n-Pb-Ag low melting point brazing material
FIG. 2 compares the bonding shear strength at room temperature of the laminated material of the 1-1-1 Si-0.5% Cu target and the OFC (oxygen-free copper) backing plate. FIG. 3 shows the temperature dependence of the bonding shear strength of these bonding materials. As shown in FIGS. 2 and 3, the bond shear strength at room temperature was Sn-Pb-A.
It is about 3 kg / mm 2 using the g-based low melting point brazing material, but about 6 kg / m 2 for the solid phase diffusion bonding material according to the present invention.
m 2 and about twice as high as the joint shear strength, and in terms of temperature dependence, the joint shear strength is about 80 ° C., which is the melting point of the braze material, when the Sn—Pb—Ag-based low temperature braze material is used. Although it is zero, the solid phase diffusion bonding material of the present invention is 2
3 kg / mm 2 or more at 00 ° C or higher, 2 at 250 ° C
It holds the joint shear strength of kg / mm 2 . FIG. 4 shows an Al-1% Si-0.5% Cu target according to the present invention,
The microscope picture of the junction interface vicinity of the laminated material of Ag foil and OFC backing plate is shown.

【0025】(実施例2) 実施例1と同様にして銅箔及びニッケル箔をインサート
材として使用して固相拡散接合によりターゲットを作製
したところ、同様の効果が達成された。
Example 2 When a target was produced by solid phase diffusion bonding using copper foil and nickel foil as insert materials in the same manner as in Example 1, the same effect was achieved.

【0026】(比較例2) 実施例1と同様にして接合温度のみを350℃として固
相拡散接合させたところ、結晶粒径は400μmとなっ
た。
(Comparative Example 2) In the same manner as in Example 1, solid phase diffusion bonding was carried out at a bonding temperature of 350 ° C, and the crystal grain size was 400 µm.

【0027】[0027]

【発明の効果】低温で固相拡散接合するため、結晶粒
の成長が抑制されること、作製時にターゲット材への
損傷がないこと、接合界面でターゲット材とバッキン
グプレートとインサート材との構成原子が相互に拡散し
あうことによって高い密着性と高い接合強度が得られる
こと、低融点系ロウ材と比較して使用温度の上昇に伴
う接合強度の急激な低下がないこと、固相接合である
ため、ボンディング時のロウ材の凝固収縮に伴うポア等
の未接着部がなく100%接合率の高い信頼性を有する
ボンディングが得られることの結果として、 (a)最終仕上したターゲット材をその損傷を生じるこ
と無く直接バッキングプレートに接合でき、(b)スパ
ッタリングの一様性が保証され、そのため 膜厚が一定
となり、それにより膜特性が一様となり、(c)スパッ
タリング時の投入パワーを更に大きくすることが可能で
あり、スパッタリング成膜時のスループットを改善する
ことができ、更には(d)ターゲット自体を200℃前
後でベーキングすることが可能であり、ターゲット表面
に吸着した水分及びガス等の低減化を実現するという効
果を有する。
Since solid-phase diffusion bonding is performed at a low temperature, the growth of crystal grains is suppressed, the target material is not damaged during fabrication, and the constituent atoms of the target material, the backing plate, and the insert material at the bonding interface are suppressed. Highly adherent and high bonding strength are obtained by mutual diffusion of each other, there is no sudden decrease in bonding strength with increase in operating temperature compared to low melting point brazing material, solid phase bonding Therefore, as a result that there is no unbonded portion such as pores due to solidification shrinkage of the brazing material at the time of bonding and a highly reliable bonding with a 100% bonding rate is obtained, (a) the target material that is finally finished is damaged. It can be bonded directly to the backing plate without causing (b) the uniformity of the sputtering is ensured, so that the film thickness becomes constant, which results in uniform film characteristics. (C) The input power during sputtering can be further increased, the throughput during sputtering film formation can be improved, and (d) the target itself can be baked at around 200 ° C. Further, it has an effect of reducing moisture and gas adsorbed on the target surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に従いターゲット材とバッキングプレー
トとをインサート材を介して固相拡散接合したスパッタ
リングターゲット組立体の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a sputtering target assembly in which a target material and a backing plate are solid-phase diffusion bonded via an insert material according to the present invention.

【図2】実施例1及び比較例1における本発明に従う固
相拡散接合材及びSn−Pb−Ag系低融点ロウ材を使
用した接合材の室温での接合剪断強度を比較して示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing joint shear strengths at room temperature of a solid-phase diffusion bonding material according to the present invention and a bonding material using a Sn-Pb-Ag-based low melting point brazing material in Example 1 and Comparative Example 1 for comparison. is there.

【図3】図2の接合材の接合剪断強度の温度依存性を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the temperature dependence of the bonding shear strength of the bonding material of FIG.

【図4】本発明に従うAl−1%Si−0.5%Cuタ
ーゲット、Ag箔及びOFC製バッキングプレートの積
層材の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。
FIG. 4 is a micrograph showing a metal structure in the vicinity of a bonding interface of a laminated material of an Al-1% Si-0.5% Cu target, an Ag foil and an OFC backing plate according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターゲット材 2 バッキングプレート 3 インサート材 4 固相拡散接合界面 1 target material 2 backing plate 3 insert materials 4 Solid phase diffusion bonding interface

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−290968(JP,A) 特開 昭63−270459(JP,A) 特開 昭64−47863(JP,A) 特開 平4−131374(JP,A) 特開 平4−143268(JP,A) 特開 平4−143269(JP,A) 特公 昭59−44956(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 Continuation of front page (56) Reference JP-A-2-290968 (JP, A) JP-A-63-270459 (JP, A) JP-A 64-47863 (JP, A) JP-A-4-131374 (JP , A) JP-A-4-143268 (JP, A) JP-A-4-143269 (JP, A) JP-B-59-44956 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) C23C 14/00-14/58

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 1000℃未満の融点を有するターゲッ
ト材と、10μm以上の厚さを有しそしてAg、Cu、
Ni及びそれらの合金1種以上から選択されるインサー
ト材と、バッキングプレートとを備え、該ターゲット材
と該インサート材並びに該インサート材と該バッキング
プレートが、それぞれ、密着性及び接合強度に優れる
散接合界面を有するとともに、該ターゲット材の結晶
粒径が250μm以下であることを特徴とする固相拡散
接合スパッタリングターゲット組立体。
1. A target material having a melting point of less than 1000 ° C., a thickness of 10 μm or more, and Ag, Cu,
An insert material selected from Ni and one or more of those alloys and a backing plate are provided, and the target material, the insert material, and the insert material and the backing plate are excellent in adhesion and bonding strength, respectively .
And has a diffusion bonding interface, solid phase diffusion bonding a sputtering target assembly which crystal grain size of said target material and wherein the at 250μm or less.
【請求項2】 ターゲット材がアルミニウム又はアルミ
ニウム合金である請求項1の固相拡散接合スパッタリン
グターゲット組立体。
2. The solid phase diffusion bonding sputtering target assembly according to claim 1, wherein the target material is aluminum or an aluminum alloy.
【請求項3】 インサート材が銀又は銀合金である請求
項1乃至2の固相拡散接合スパッタリングターゲット組
立体。
3. The solid phase diffusion bonding sputtering target assembly according to claim 1, wherein the insert material is silver or a silver alloy.
【請求項4】 1000℃未満の融点を有する、所定の
最終形状のターゲット材と所定の最終形状のバッキング
プレートとを10μm以上の厚さを有しそしてAg、C
u、Ni及びそれらの合金1種以上から選択されるイ
サート材を間に挿入して真空下で150〜300℃の温
及び1.0〜20kg/mm 2 の圧力で固相拡散接合
させることを特徴とするターゲット材の結晶粒径25
0μm以下であることを特徴とする固相拡散接合スパッ
タリングターゲット組立体を製造する方法。
4. A target material having a predetermined final shape and a backing plate having a predetermined final shape, each having a melting point of less than 1000 ° C., a thickness of 10 μm or more, and Ag, C.
u, solid at the temperature and pressure of 1.0~20kg / mm 2 of 150 to 300 ° C. under vacuum with an intervening Ni and Louis down <br/> insert material is selected from one or more alloys thereof crystal grain size of the target material, characterized in Rukoto is phase diffusion bonding <br/> 25
A method for producing a solid phase diffusion bonding sputtering target assembly, which is 0 μm or less.
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